【正文】 第 32頁 I1,i2,i3d3S3Out3Singal3三相異步電動機斷相保護(hù)(隴東學(xué)院 電氣工程學(xué)院 甘肅 慶陽 74500)摘 要：以單片機C8051F020及其外圍器件作為硬件平臺，對電動機微機保護(hù)進(jìn)行了研究，主要針對大中型電動機的智能電動機保護(hù)器，具有過流保護(hù)、零序電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)、啟動時間過長保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過電壓保護(hù)等功能。 在電動機保護(hù)器的過程中，對電動機的各種故障進(jìn)行了全面的論述。并根據(jù)需要確定了保護(hù)方案，論述了保護(hù)原理。在硬件電路設(shè)計上，給出了以單片機C8051F020及其簡單的外圍電路為主體配置的電動機保護(hù)器系統(tǒng)。該電路硬件電路大為簡化，除了實現(xiàn)了各種保護(hù)功能外，還可顯示電動機運行時的電壓、電流，同時設(shè)置了系統(tǒng)與上位機的連接,為系統(tǒng)功能的擴(kuò)展創(chuàng)造了條件。作為一種智能化的解決方案，該系統(tǒng)具有可實現(xiàn)功能多，經(jīng)濟(jì)成本低，高的可靠性和穩(wěn)定性等特點。 關(guān)鍵詞： 三相異步電動機：C8051F020 斷相保護(hù) 電動機故障Threephase Asynchronous Moto Phase Failure Protection(Longdong University School of Electrical Engineering, Qingyang 74500)Abstract: MCU C8051F020 and its peripheral devices as the hardware platform, the motor microputer protection, mainly for large and mediumsized motor Intelligent Motor Protector with overcurrent protection and zerosequence current protection, negative sequence current protection, startup time is too long to protectundervoltage protection, over voltage protection function.In motor protection process, prehensive exposition of the various failures of the motor. And in accordance with the need to determine the protection program, discusses the principle of protection.Hardware circuit design, given the configuration of the motor as the main MCU C8051F020 its simple peripheral circuit protection system. The circuit hardware circuit is very simple, in addition to various protection functions, can also display the voltage, current, when the motor is running and set up the connection of the system with the host puter at the same time, create the conditions for the expansion of the system functionality. As an intelligent solution, the system having a multifunction, and low economic cost, high reliability and stability, and other characteristics can be realized.Keywords: threephase asynchronous motors: C8051F020off phase motor protection fault1引 言 隨著社會經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，自動化水平的提高，電能的應(yīng)用和發(fā)展越來越具有重要的位置。作為電能轉(zhuǎn)化為機械能的重要工具，電動機在人們?nèi)粘Ｉ钪幸苍絹碓街匾?。三相交流電動機正朝著功率與體積之比越來越大的方向發(fā)展，一些外形尺寸小、效率高、功率大的電動機陸續(xù)出現(xiàn)。為了安全可靠地運行這些電機，對電動機的保護(hù)系統(tǒng)提出了越來越高的要求。電動機保護(hù)系統(tǒng)必須正確無誤地保護(hù)電動機，使電動機在允許的熱極限負(fù)載范圍內(nèi)工作，減少電動機損壞事故的發(fā)生。電動機和供電線路的短路必須能迅速檢測出來，使得短路影響減小到最小。對于頻繁起動的電動機，要能準(zhǔn)確地模擬其發(fā)熱和散熱過程。在一些大型的自動控制系統(tǒng)中，還要求對電動機組進(jìn)行集中控制和狀態(tài)監(jiān)控。為了滿足這些要求，本設(shè)計將開發(fā)一種新型的采用微處理器技術(shù)的電動機綜合保護(hù)與監(jiān)控裝置。 本設(shè)計所開發(fā)的電動機綜合保護(hù)與監(jiān)控裝置，可實現(xiàn)對電動機的保護(hù)與監(jiān)控的自動化，是電動機保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于采用了微處理技術(shù)，保護(hù)參數(shù)可由用戶根據(jù)電動機型號和環(huán)境條件設(shè)定，而且還可以提供數(shù)字電路接口，為大系統(tǒng)的智能控制提供了條件。它的制成可對電動機進(jìn)行準(zhǔn)確保護(hù)和監(jiān)控，即可使電動機的過載能力得到充分的利用，還可減少電動機燒毀事故的發(fā)生，對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。電動機保護(hù)系統(tǒng)大致可劃分為三代。第一代是電磁式繼電保護(hù)系統(tǒng)，第二代是電子式電動機綜合保護(hù)裝置，第三代是以微處理器為核心元件的綜合保護(hù)系統(tǒng)。第一代的電磁式繼電保護(hù)系統(tǒng)存在著很大的弊病。它的每一種功能都需要相應(yīng)的繼電器來實現(xiàn)。在正常情況下，熱繼電器每年需要校正一兩次，給用戶帶來不便。由于熱繼電器是由雙金屬片構(gòu)成其敏感元件，它是靠雙金屬片受熱彎曲產(chǎn)生的力一發(fā)出動作，在動作值附近不能可靠分?jǐn)?。熱繼電器通過了大的短路電流或經(jīng)受機械碰撞后，雙金屬片易產(chǎn)生永久性變形。而且，熱繼電器的時間常數(shù)比電動機小得多，對電動機上一次的過載歷史沒有記憶，對于頻繁過載、特別是頻繁起動的電動機，不能可靠地保護(hù)。熱繼電器的動作特性還受環(huán)境溫度的影響?，F(xiàn)在，老型號的熱繼電器己屬淘汰型產(chǎn)品。新型的熱繼電器功能也在完善之中。第二代的電子式電動機綜合保護(hù)系統(tǒng)對第一代的電磁式繼電保護(hù)系統(tǒng)有了很大的改進(jìn)。它利用電阻電容的充放電來模擬電動機的發(fā)熱與散熱，對電動機的過載歷史能有一定的記錄，其動作時間也可以通過調(diào)節(jié)電阻電容的大小來調(diào)節(jié)，大天提高了對電動機的保護(hù)性能。但是，電子式電動機綜合保護(hù)器的動作時間調(diào)節(jié)范圍有限，精度也受電阻電容參數(shù)的影響，且沒有監(jiān)控、顯示等功能。因而只能用于一些要求不高的場合。把微處理器技術(shù)引入電動機保護(hù)系統(tǒng)，大大地提高了對電動機的保護(hù)特性，實現(xiàn)了對信息的采集、處理、顯示全部自動化，性能穩(wěn)定可靠，顯示直觀準(zhǔn)確，各項保護(hù)參數(shù)可根據(jù)電動機性能由用戶設(shè)定，動作前可預(yù)警顯示，動作后可顯示故障原因，實現(xiàn)了對電動機的可靠保護(hù)和監(jiān)控。這是電動機保護(hù)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。我國的此類產(chǎn)品還很少，且功能欠缺，本設(shè)計研究的智能型電動機綜合保護(hù)器將彌補以上產(chǎn)品的不足，開發(fā)出功能齊全，性能可靠，操作方便，價格合理的產(chǎn)品。全的優(yōu)化設(shè)計接地與回流接地典型方案進(jìn)行系統(tǒng)集成和定量評估。本課題的主要任務(wù)是實現(xiàn)對電動機的綜合保護(hù)和狀態(tài)監(jiān)控。對電動機的綜合保護(hù)包括以下幾項功能：過載保護(hù)、過壓和欠壓保護(hù)、漏電保護(hù)、堵轉(zhuǎn)和起動超時保護(hù)、短路保護(hù)、缺相及相不平衡保護(hù)。電動機的過載保護(hù)是通過設(shè)置電動機的熱時間常數(shù)建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型模擬電動機的發(fā)熱和散熱過程來實現(xiàn)的。過壓和欠壓保護(hù)是用一位撥碼開關(guān)來設(shè)置其動作值，當(dāng)電網(wǎng)電壓超出其動作值規(guī)定的范圍并持續(xù)一定時間后，過壓和欠壓保護(hù)動作。漏電保護(hù)是按照漏電電流與漏電保護(hù)動作時間的反時限關(guān)系設(shè)計的。堵轉(zhuǎn)和起動超時保護(hù)是通過撥碼開關(guān)設(shè)置起動電流和起動時間來實現(xiàn)的。而短路保護(hù)是電動機線電流達(dá)到短路保護(hù)動作值后采取瞬時動作來完成的。缺相及相不平衡保護(hù)是當(dāng)電動機缺相或線電流不平衡度超過設(shè)定值并達(dá)到一定時間后切除電動機來實現(xiàn)的。對電動機的狀態(tài)監(jiān)控主要實現(xiàn)以下功能：(1)電流顯示，顯示電動機當(dāng)前線電流有效值；(2)電壓顯示，顯示電動機當(dāng)前的相電壓有效值。對電動機的狀態(tài)監(jiān)控的選擇是通過一個中斷按鈕來實現(xiàn)的。本裝置在起動運行時顯示的是電動機的線電流有效值，按一次中斷按鈕就顯示當(dāng)前電網(wǎng)電壓有效值，再按一次顯示電動機繞組運行時溫升的最高值，再按一次就又顯示電動機的線電流有效值。這樣，用戶就可隨意監(jiān)控電動機的運行狀態(tài)了。第2章 異步電動機的故障分析和解決方案 電動機故障分析要做好異步電動機的保護(hù)，首先要分析保護(hù)對象會遇到的各種故障，分析其故障特征，才能提出切實可行的保護(hù)方案。對于異步電動機來說，其故障形式主要分為繞組損壞和軸承損壞兩方面。造成繞組損壞的主要原因有：